1. Etude de la fonction et des propriétés biochimiques de Hairy2

Résultats
1. Etude de la fonction et des propriétés biochimiques de Hairy2 dans les
cellules de la crête neurale
Le laboratoire d’Embryologie Moléculaire étudie les mécanismes moléculaires contrôlant la
mise en place du système nerveux durant l’embryogenèse chez les vertébrés. Précédemment,
le laboratoire s’est intéressé à la famille des gènes Hairy and Enhancer of Split, bien connue
pour être des gènes cibles de la voie Notch et plus particulièrement aux gènes HRT1 (Taelman
et al., 2004) et Hes2 (Solter et al., 2006). Le gène Hairy2 code pour un facteur de
transcription bHLH-O de cette famille et a été identifié comme partenaire protéique de HRT1.
Hairy2 est exprimé précocement de manière régionalisée dans l’embryon au niveau du
plancher du tube neural et de la bordure de la plaque neurale incluant les progéniteurs des
cellules de la CN (Tsuji et al., 2003). Nous avons donc entrepris de caractériser le rôle, le
mode d’action et les mécanismes contrôlant l’expression de Hairy2.
Premièrement, nous avons mis en évidence par des expériences de gain et perte de
fonction que Hairy2 est régulé dans la CN par les voies de signalisation FGF, Wnt et BMP
mais de manière surprenante, pas par la voie Notch. Nous avons également montré par des
expériences d’épistasie que Hairy2 est essentiel pour la formation de la CN en aval de la voie
FGF. Ensuite, nous avons étudié sa fonction par des sur- et sous-expression. Pour ce faire,
nous avons utilisé un vecteur d’expression de Hairy2 permettant un contrôle temporel de
l’activité de la protéine et des morpholinos oligos pour réaliser des gains et perte de fonction,
respectivement. Nos résultats indiquent que Hairy2 est essentiel pour la survie, la
prolifération et la formation de la CN. Nos expériences de surexpression suggèrent également
que Hairy2 maintient les cellules dans un état indifférencié en réprimant l’expression précoce
des gènes spécifiques de la CN. Plus tardivement, aux stades têtard, la surexpression de
Hairy2 augmente l’expression de GFAP, un marqueur des cellules gliales, alors que les autres
dérivés de la CN sont toujours réprimés. De plus, nous avons montré que Hairy2 régule
négativement la transcription d’Id3, un autre gène impliqué dans la prolifération des cellules
de la CN (Light et al., 2005; Kee and Bronner-Fraser, 2005). Nos données ont montré que, in
vivo et in vitro, Hairy2 réprime Id3 via l’inhibition de BMP4 de manière dépendante à sa
capacité de liaison à l’ADN. De manière surprenante, nous avons montré que Hairy2,
contrairement à d’autres protéines Hes/Hairy, interagit physiquement avec Id3 et que ce
dernier bloque l’activité de la protéine Hairy2 par séquestration. Une analyse de mutants de
délétion a montré que le domaine Orange de Hairy2 et le domaine HLH de Id3 sont requis
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pour cette interaction. Enfin, des expériences d’épistasie ont montré qu’Id3 est requis en aval
de Hairy2 pour la formation et la prolifération des cellules de la CN.
Deuxièmement, la comparaison de mutants de Hairy2, avec la protéine sauvage, nous
a permis de démontrer que Hairy2 fonctionne selon deux mécanismes distincts, de manière
dépendante ou indépendante de sa capacité de liaison à l’ADN. Nos données indiquent que la
capacité de Hairy2 à promouvoir la survie et la maintenance des cellules progénitrices de la
CN dans un état non spécifié et indifférencié nécessite la liaison à l’ADN tandis que la
capacité de Hairy2 à stimuler la prolifération cellulaire et l’expression des gènes spécifiques
des cellules de la CN ne nécessite pas de liaison à l’ADN. Nos résultats ont également révélé
que Hairy2 augmente la transcription du ligand du récepteur Notch, Delta1. Cette activation
de Delta1 requiert le domaine N-terminal qui est spécifique à Hairy2. De plus, nous avons
montré que Delta1 est requis en aval de Hairy2 uniquement pour ses fonctions indépendantes
de sa capacité de liaison à l’ADN (augmentation de la prolifération et des gènes spécifiques
des cellules de la CN) mais pas pour ses fonctions dépendante de sa capacité de liaison à
l’ADN (survie et maintenance des cellules dans un état indifférencié). Finalement, nos
données indiquent que le facteur de transcription Stat3, connu pour activer directement Delta1
en se liant sur son promoteur (Yoshimatsu et al., 2006), est requis pour l’activation de Delta1
par Hairy2 et que ces deux facteurs coopèrent pour activer la transcription de Delta1.
Ces résultats ont été repris dans deux articles : Hairy2-Id3 interactions play an
essential role in Xenopus neural crest progenitor specification et Hairy2 functions through
both DNA-binding and non DNA-binding mechanisms at the neural plate border in Xenopus,
publiés tous les deux dans le journal Developmental Biology.
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